EP1819568A1 - Verfahren zum regeln eines druckluftversorgungssystems eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum regeln eines druckluftversorgungssystems eines kraftfahrzeugs

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EP1819568A1
EP1819568A1 EP05793851A EP05793851A EP1819568A1 EP 1819568 A1 EP1819568 A1 EP 1819568A1 EP 05793851 A EP05793851 A EP 05793851A EP 05793851 A EP05793851 A EP 05793851A EP 1819568 A1 EP1819568 A1 EP 1819568A1
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EP
European Patent Office
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compressed air
pressure
motor vehicle
air system
value
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Application number
EP05793851A
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English (en)
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EP1819568B1 (de
Inventor
Markus Kley
Heinz Höller
Klaus Vogelsang
Reinhold Pittius
Kurt Adleff
Werner Adams
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/02Arrangements of pumps or compressors, or control devices therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a compressed air supply system of a motor vehicle, the system comprising a drive motor, which is the motor vehicle drive motor, d. H. to
  • Traveling of the motor vehicle is used, also an air compressor, which feeds a compressed air system of the vehicle, and in particular a hydrodynamic coupling, which is connected in the drive connection between the drive motor and the air compressor.
  • the hydrodynamic coupling can be filled and emptied, so as to switch the air compressor on and off, depending on the pressure state in the compressed air system.
  • the air compressor is designed in particular as a reciprocating air compressor.
  • Compressed air supply systems as they relate to the invention, have the advantage that on the one hand an energetically favorable switching off the air compressor is possible by the intermediate hydrodynamic coupling, if a supply of the vehicle compressed air system due to a sufficient pressure level in this is not necessary by the hydrodynamic coupling "simple On the other hand, by the interposition of the hydrodynamic coupling between the drive motor and the
  • Boundary conditions are, for example, the driving of the vehicle relative to the stationary state of the vehicle, the route profile, which just travels the vehicle, such as uphill or downhill driving, and different pressure conditions in the compressed air supply system of the vehicle called, for example, above a maximum allowable pressure, below the minimum allowable pressure and below a so-called release pressure, in which the spring accumulator is released in the vehicle brake system and below which the vehicle may not drive, called.
  • Air compressor is also driven by the drive motor of the vehicle, the required power consumption of the air compressor is no longer to drive the vehicle available, the vehicle continues to lose speed.
  • the invention has for its object to represent a method for controlling a compressed air supply system described above, which contributes to an energetically favorable driving of the vehicle.
  • compressed air supply system in the context of the present invention describes the system arranged in the motor vehicle, by means of which compressed air is pumped into the vehicle compressed air system as needed. This pumping takes place by means of an air compressor, which is designed for example as a reciprocating air compressor, and which is driven by the drive motor of the motor vehicle.
  • a first switching arrangement of the air compressor is constantly driven by the drive motor of the motor vehicle, and the air discharge side of the air compressor is connected as needed to the compressed air system of the vehicle, namely, if due to a detected pressure drop in the compressed air system, a feed is assessed as necessary.
  • the state in which the air compressor feeds into the compressed air system is referred to in the context of the present invention as a feed state. If it is determined due to the detected pressure conditions in the compressed air system that the feed is to be terminated, is switched to the non-feed state, that is, a further feed of compressed air into the compressed air system by means of the air compressor is suppressed.
  • this prevention occurs in that the connection between the air discharge side of the air compressor and the compressed air system is interrupted, so that the air compressor feeds, for example, into the environment.
  • the air compressor is always driven only when an injection is to take place in the compressed air system.
  • the air delivery side may, but need not, be permanently connected to the compressed air system of the vehicle.
  • An on and off of the air compressor is advantageously carried out by means of a hydrodynamic coupling, which is arranged in a drive connection between the drive motor and the air compressor.
  • two switching pressure values are preset, namely a first switching pressure value, which could also be referred to as the lower switching pressure value, in which a switching to the feed state, and a second switching pressure value, which could also be referred to as upper switching pressure value, in which a switch to the non-feed state he follows.
  • the pressure in the compressed air system is compared with the at least one switching pressure value or advantageously with all switching pressure values, and depending on this comparison, the setting of the feed state or the setting of the non-feed state. If, for example, if two switching pressure values are specified, the pressure in the compressed air system is the first lower one
  • Switching pressure value is reached or fallen below, is switched to the supply state, and when the pressure in the compressed air system reaches or exceeds the second upper switching pressure value, is switched to the non-feeding state.
  • the topography of the route that is to say the height profile of the path covered or to be traveled by the vehicle.
  • This topography acquisition can be done either by providing the topography in a storage medium that is read out, or it can be done, for example, by using a navigation system, as is well known to those skilled in the art, to navigate the driver to a selected destination ,
  • the detected topography of the route on which the motor vehicle moves comprises the route profile which the motor vehicle has to travel within a predefined imminent time span and / or within a predefined imminent route at a predetermined destination. In other words, it is determined which route the motor vehicle will travel in the event of a further journey, given its current, actual position on the recorded topography. For example, if it is detected that the vehicle is currently half way through a continuous climb, then the route profile included in said topography includes, for example, the second half of that climb.
  • the switching pressure value according to the invention or the switching pressure values as a function of which the supply state or the non-feeding state is set, is determined as a function of the detected topography and in particular as a function of said route profile included in the topography, which the motor vehicle will travel to after its current position, certainly.
  • Figure 1 is a schematic representation of a controlled according to the invention compressed air supply system
  • Figure 2 is a schematic diagram illustrating the movement of a motor vehicle on a route and the topography detected for this purpose
  • Figure 3 shows an embodiment for the determination of two
  • FIG. 1 shows the drive motor 1 of a motor vehicle, which can be switched into a drive connection 2 with an air compressor 3 by filling a hydrodynamic coupling 4 with working medium, in particular with oil from the engine oil circuit.
  • the air compressor 3 feeds, when it is driven by the drive motor 1, that is, when the inventive method switches to the feed state, via its air discharge side 3.1 in the compressed air system 5 of the motor vehicle.
  • a switchable and / or controllable throttle 6 is introduced in the compressed air-carrying line on the air discharge side 3.1, that is in the line which connects the air compressor 3 with the compressed air system 5 in an air-conducting manner.
  • This throttle serves, according to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the back pressure, against which
  • Air compressor 3 promotes to increase targeted by throttling the promoted air flow when as much drive power from the drive motor 1 is to be transmitted to the air compressor 3 in the braking operation of the motor vehicle.
  • a shut-off valve (not shown) may be arranged, which interrupts the flow of air from the air compressor 3 in the compressed air system 5 and to a continuous increase in pressure of the back pressure, against which the pressure compressor 3 promotes leads, to a maximum allowable pressure the air compressor 3 is achieved, in which, for example, a pressure relief valve (not shown) opens and compressed air is discharged accordingly.
  • Delivery side of the air compressor 3 will naturally adjust depending on the storage capacity of the downstream side of the air compressor 3 a rapid increase in pressure, since this process is comparable to the filling of a pressure vessel. Accordingly, the throttling of the conveyed air flow is preferred to a complete shut-off, since thus despite a
  • This targeted increase in pressure of the back pressure against which promotes the air compressor 3 is set exactly when the motor vehicle moves down a hill or a slope. This ensures that the power consumption of the air compressor 3 is increased, so that it subtracts corresponding drive power from the drive motor, which leads to a braking of the drive motor and thus relieves the parking brakes of the vehicle.
  • the fact that the drive motor is in a downward movement of the motor vehicle in overrun, can be achieved by the additional Power consumption of the air compressor pushes against a higher torque and thus is pressed in its speed.
  • FIG. 2 shows a vehicle 10, which is currently driving up an incline.
  • the height profile of the entire route shown is included in the detected topography 11.
  • the route profile 12 is included separately in the topography 11, which will cover the motor vehicle 10 due to its current position in his onward journey in the immediate port.
  • an assessment can be made that a permanent braking in a limited upcoming period or in a limited upcoming to be traveled route is not expected. Only when reaching the end of the drawn route profile 12 follows a gradient, which will drive down the motor vehicle 10, so that then a permanent braking is to be expected and should be taken to ensure that enough compressed air in the compressed air system 5 is available for this braking.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram, on the abscissa of which the course of travel of the motor vehicle is shown, and on whose ordinate the pressure 25 in the compressed air system 5, the dynamically and variably set switching pressure values 20, 30, different pressure limits 22 to 24 and 32 to 33 and limit ranges 21, 31 for the switching pressure values 20, 30 are shown.
  • the abscissa is denoted by “s” as an abbreviation for the passing distance and the ordinate by "p" for the pressure.
  • N for normal travel, that is, a route without permanent gradients or gradients
  • U for upward travel (Up)
  • D for a downward travel (Down)
  • the vehicle initially moves on a normal route, that is, on a route without sustained climbs or Downs.
  • a normal route that is, on a route without sustained climbs or Downs.
  • sustained increases or decreases which lead to a classification of the associated route profile outside a normal drive ("U" or "D"), by taking a limit value for a slope value and a limit for a route length within which the slope value is not exceeded
  • the slope value indicates slope in a positive percentage and 100% slope corresponds to 45 degree slope angle.
  • each route profile can accordingly be classified into a normal route (N), a downhill section or a descent (D) and an uphill section or a climb (U).
  • a first switching pressure value 20 is set to a "usual" minimum pressure in the compressed air system 5.
  • This usual minimum pressure is in a predetermined first pressure range 21 with a lower limit 22 and an upper limit 23, precisely at the arithmetic mean 24 between the lower limit 22 and the upper limit 23.
  • the pressure 25 in the compressed air system 5 now drops due to the supply of one or more Lucasmonem and the first switching pressure value 20th is reached, is switched to the feed state, so that the air compressor 3 pumps in compressed air into the compressed air system 5. Accordingly, the pressure 25 in the compressed air system 5 increases, as shown by the curve in the left portion of Figure 3, behind the point at which the first Once the switching pressure value 20 has been reached, can recognize.
  • a second switching pressure value 30 is predetermined, which corresponds to an upper limit value for the pressure 25 in the compressed air system 5 for the currently covered normal distance.
  • This upper limit value can be set within a predetermined second pressure range 31, wherein this second pressure range 31 naturally has a substantial, predetermined distance from the first pressure range 21.
  • the pressure 32 is a "normal" upper limit pressure for the compressed air system 5, wherein in special driving situations, which will be described later, for certain periods of an excessive pressure 33, namely the upper limit value 33 of the second pressure range 31 in the compressed air system 5 is allowed.
  • the feed state switches to the non-feed state, so that due to the consumption of air by the consumer or consumers, the pressure 25 in the compressed air system 5 drops again following the changeover until it again reaches the first switching pressure value 20 reached, which again comes to a switch to the power state, etc.
  • the vehicle now moves up a slope, and is determined by a performed automatic assessment of the route profile 12 that at least, as long as the vehicle moves on this route profile 12, no permanent braking is expected, which a corresponding supply of compressed air in the compressed air system 5 necessary makes, is allowed that the pressure 25 in the compressed air system 5 drops to a reduced minimum pressure.
  • switching on the air compressor 3 is delayed and thus avoided for at least a certain period of time that the drive motor 1, which is already heavily burdened by the movement of the motor vehicle 10 up the hill, is additionally burdened by the drive of the air compressor 3, resulting in a Dropping the speed of the vehicle 10 would result.
  • the first shift pressure value 20 is set to the lower limit value 22 of the predetermined first pressure range 21, as seen from the curve in FIG. 3 in the range "U".
  • the vehicle 10 moves again on a normal route, so that the first switching pressure value 20 is again set to the value 24 and the second switching pressure value 30 is set to the value 32 again.
  • the vehicle 10 moves down a slope (section "D"), and the adjustment of the two switching pressure values 20 and 30 takes place such that an increased wear-free braking effect is exerted on the drive motor 1 by a power-intensive drive of the air compressor 3 3, namely, when the vehicle is moving down a slope (see the section "D"), the first shift pressure value 20 is set to the lower limit value 32 of the second predetermined pressure range 31, while the second shift pressure value 30 is set to the upper one Limit value 33 of the second predetermined pressure range 31 is set.
  • driving-specific data are evaluated for the evaluation of the route profile 12, wherein these driving-specific data have been recorded and stored on past journeys of the motor vehicle 10 on the same route or a route similar to the topography.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das System einen Antriebsmotor (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs umfasst, welcher über eine Triebverbindung (2) einen Luftverdichter (3) antreibt oder in eine solche Triebverbindung zum Antreiben des Luftverdichters schaltbar ist. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die folgenden Schritte: in einem Speisungszustand wird der Luftverdichter derart vom Antriebsmotor angetrieben und ist mit seiner Luftabgabeseite (3.1) mit einem Druckluftsystem (5) des Kraftfahrzeugs (10) verbunden, dass er Druckluft in das Druckluftsystem einspeist; in einem Nichtspeisungszustand wird der Luftverdichter nicht angetrieben und/oder ist nicht mit dem Druckluftsystem verbunden; wobei die Einstellung des Speisungszustandes oder Nichtspeisungszustandes in Abhängigkeit eines Vergleichs von wenigstens einem Schaltdruckwert mit einem Druck (25) im Druckluftsystem (5) erfolgt; und die Topographie die Fahrtstrecke (11), auf welcher sich das Kraftfahrzeug (10)bewegt, wird erfasst, wobei diese Topograph das Streckenprofil (12) beinhaltet, welches das Kraftfahrzeug (10) innerhalb einer vorgegebenen unmittelbar bevorstehenden Zeitspanne und/oder Wegstrecke bei einem vorgegebenen Fahrtziel zurücklegen muss; wenigstens ein Schaltdruckwert (20,30) wird in Abhängigkeit der erfassten Topographie bestimmt.

Description

Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das System einen Antriebsmotor umfasst, der der Kraftfahrzeugsantriebsmotor ist, d. h. zur
Fortbewegung des Kraftfahrzeugs dient, ferner einen Luftverdichter, welcher ein Druckluftsystem des Fahrzeugs speist, und insbesondere eine hydrodynamische Kupplung, die in die Triebverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Luftverdichter geschaltet ist. Die hydrodynamische Kupplung ist dabei befüll- und entleerbar, um somit den Luftverdichter ein- und auszuschalten, in Abhängigkeit des Druckzustands in dem Druckluftsystem. Der Luftverdichter ist insbesondere als Hubkolben-Luftverdichter ausgebildet.
Druckluftversorgungssysteme, wie sie die Erfindung betrifft, weisen den Vorteil auf, dass durch die zwischengeschaltete hydrodynamische Kupplung einerseits ein energetisch günstiges Ausschalten des Luftverdichters möglich ist, wenn eine Speisung des Fahrzeugdruckluftsystems aufgrund eines ausreichenden Druckniveaus in diesem nicht notwendig ist, indem die hydrodynamische Kupplung „einfach" entleert wird. Andererseits wird durch die Zwischenschaltung der hydrodynamischen Kupplung zwischen den Antriebsmotor und den
Luftverdichter wirkungsvoll eine Schwingungsdämpfung erreicht und zuverlässig vermieden, dass bei Verwendung eines Hubkolben-Luftverdichters ein negatives Drehmoment, d. h. ein Drehmoment, das vom Verdichter erzeugt wird, welches im Bereich des oberen Totpunktes des Hubkolben-Luftverdichters auftreten kann, von dem Hubkolben-Luftverdichter auf den Antriebsmotor bzw. ein an diesem angeschlossenes Getriebe zurückübertragen wird.
In einem solchen Druckluftversorgungssystem gibt es eine Vielzahl von Zuständen mit unterschiedlichen Randbedingungen, in welchen die verschiedenen Komponenten des Druckluftversorgungssystems derart geeignet zusammenarbeiten müssen, dass ein energetisch günstiger und bauteilschonender Betrieb gewährleistet ist. Als unterschiedliche Randbedingungen seien beispielsweise das Fahren des Fahrzeugs gegenüber dem Stillstand des Fahrzeugs, das Streckenprofil, welches das Fahrzeug gerade zurücklegt, wie Bergauffahrten oder Bergabfahrten, sowie unterschiedliche Druckzustände im Druckluftversorgungssystem des Fahrzeugs genannt, beispielsweise oberhalb eines maximal zulässigen Druckes, unterhalb des minimal zulässigen Druckes sowie unterhalb eines sogenannten Lösedruckes, bei dem der Federspeicher im Fahrzeugbremssystem gelöst wird und unterhalb dessen das Fahrzeug nicht fahren darf, genannt. Dieser Lösedruck ergibt sich durch die Ausführung der Bremsen als „fail-safe", das heißt bei einem Ausfall der Druckluftanlage werden die Bremsbacken beispielsweise mittels Federn angedrückt, so dass eine Bremsung erfolgt. Ab einem bestimmten Luftdruck können die Bremsbacken dann aktiv gelöst werden, so dass unterhalb dieses Druckes das Fahrzeug nicht losfahren kann.
Bei allen bekannten Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchen der Luftverdichter mittels des Antriebsmotors angetrieben wird, ist es üblich, für jeglichen Fahrtzustand des Kraftfahrzeugs einen fest vorgegebenen Minimaldruckwert und einen fest vorgegebenen Maximaldruckwert für den Druck im Druckluftsystem einzustellen. Dabei soll sich der Druck im Druckluftsystem stets zwischen diesen beiden Werten bewegen, das heißt, wenn der Druck im Druckluftsystem auf den Minimalwert abgefallen ist, wird der Luftverdichter gestartet, so dass das Druckluftsystem gespeist wird, und wenn der Druck im Druckluftsystem durch diese fortgeführte Speisung den vorgegebenen Maximaldruck erreicht hat, wird die Speisung beendet. Aufgrund dieser starren Vorgabe der beiden Grenzwerte kann es vorkommen, dass das Fahrzeug gerade einen steilen Anstieg hinauffährt, was trotz der vollen Leistungsabgabe des Antriebsmotors zu nur einer äußerst geringen Fahrzeuggeschwindigkeit führt, und gleichzeitig der Druck im Druckluftsystem aufgrund angeschlossener Luftverbraucher den vorgegebenen Minimalwert unterschreitet und somit der Luftverdichter gestartet wird. Dadurch, dass der
Luftverdichter ebenfalls von dem Antriebsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird, steht die hierfür erforderliche Leistungsaufnahme des Luftverdichters nicht mehr zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung, das Fahrzeug verliert weiter an Geschwindigkeit.
Auf der anderen Seite wurde bisher aufgrund der starr vorgegebenen Grenzwerte für das Einschalten und Ausschalten des Luftverdichters die Leistungsaufnahme des Luftverdichters nicht gezielt energetisch genutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln eines eingangs beschriebenen Druckluftversorgungssystems darzustellen, welches zu einer energetisch günstigen Fahrweise des Fahrzeugs beiträgt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Begriff Druckluftversorgungssystem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschreibt das im Kraftfahrzeug angeordnete System, mittels welchem Druckluft in das Fahrzeugdruckluftsystem bei Bedarf gepumpt wird. Dieses Pumpen erfolgt mittels eines Luftverdichters, welcher beispielsweise als Hubkolben-Luftverdichter ausgebildet ist, und der vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
Beispielsweise sind zwei unterschiedliche Schaltanordnungen möglich. Gemäß einer ersten Schaltanordnung wird der Luftverdichter ständig vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben, und die Luftabgabeseite des Luftverdichters wird bei Bedarf mit dem Druckluftsystem des Fahrzeugs verbunden, nämlich dann, wenn aufgrund einer festgestellten Druckunterschreitung im Druckluftsystem eine Einspeisung als notwendig bewertet wird. Der Zustand, in welchem der Luftverdichter in das Druckluftsystem einspeist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Speisungszustand bezeichnet. Wenn aufgrund der erfassten Druckverhältnisse im Druckluftsystem festgestellt wird, dass die Einspeisung beendet werden soll, wird in den Nichtspeisungszustand umgeschaltet, das heißt eine weitere Einspeisung von Druckluft in das Druckluftsystem mittels des Luftverdichters wird unterbunden. Gemäß der ersten Schaltanordnung geschieht diese Unterbindung dadurch, dass die Verbindung zwischen der Luftabgabeseite des Luftverdichters und dem Druckluftsystem unterbrochen wird, so dass der Luftverdichter beispielsweise in die Umgebung speist.
Gemäß einer zweiten Schaltanordnung, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann, wird der Luftverdichter immer nur dann angetrieben, wenn eine Einspeisung in das Druckluftsystem erfolgen soll. Gemäß dieser Schaltanordnung kann die Luftabgabeseite, muss jedoch nicht, ständig mit dem Druckluftsystem des Fahrzeugs verbunden sein. Ein Ein- und Ausschalten des Luftverdichters erfolgt vorteilhaft mittels einer hydrodynamischen Kupplung, welche in einer Triebverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Luftverdichter angeordnet ist. Bei Befüllung der hydrodynamischen Kupplung wird Drehmoment beziehungsweise Drehleistung vom Antriebsmotor auf den Luftverdichter übertragen, während bei vollständig entleerter oder bis auf eine vorgegebene Restarbeitsmediummenge entleerter hydrodynamische Kupplung keine Antriebsleistung auf den Luftverdichter übertragen wird.
Erfindungsgemäß erfolgt die Einstellung des Speisungszustandes oder des Nichtspeisungszustandes, wobei sich die beiden Zustände naturgemäß gegenseitig ausschließen, in Abhängigkeit wenigstens eines Schaltdruckwertes. Insbesondere werden zwei Schaltdruckwerte vorgegeben, nämlich ein erster Schaltdruckwert, der auch als unterer Schaltdruckwert bezeichnet werden könnte, bei welchem eine Umschaltung in den Speisungszustand erfolgt, und ein zweiter Schaltdruckwert, welcher auch als oberer Schaltdruckwert bezeichnet werden könnte, bei dem eine Umschaltung in den Nichtspeisungszustand erfolgt. Der Druck im Druckluftsystem wird mit dem wenigstens einen Schaltdruckwert oder vorteilhaft mit allen Schaltdruckwerten verglichen, und in Abhängigkeit dieses Vergleichs erfolgt die Einstellung des Speisungszustandes oder die Einstellung des Nichtspeisungszustandes. Wenn beispielsweise bei einer Vorgabe von zwei Schaltdruckwerten der Druck im Druckluftsystem den ersten unteren
Schaltdruckwert erreicht oder unterschreitet, wird in den Speisungszustand geschaltet, und wenn der Druck im Druckluftsystem den zweiten oberen Schaltdruckwert erreicht oder überschreitet, wird in den Nichtspeisungszustand geschaltet.
Erfindungsgemäß wird die Topographie der Fahrtstrecke, das heißt das Höhenprofil des vom Fahrzeug zurückgelegten beziehungsweise zurückzulegenden Weges, erfasst. Diese Topographieerfassung kann entweder dadurch erfolgen, dass die Topographie in einem Speichermedium zur Verfügung gestellt wird, welches ausgelesen wird, oder sie kann beispielsweise durch Verwendung eines Navigationssystems, wie es dem Fachmann hinlänglich bekannt ist und zum Navigieren des Fahrers zu einem ausgewählten Ziel dient, erfolgen.
Die erfasste Topographie der Fahrtstrecke, auf welcher sich das Kraftfahrzeug bewegt, umfasst das Streckenprofil, welches das Kraftfahrzeug innerhalb einer vorgegebenen unmittelbar bevorstehenden Zeitspanne und/oder innerhalb einer vorgegebenen unmittelbar bevorstehenden Wegstrecke bei einem vorgegebenen Fahrtziel zurücklegen muss. Das heißt, es wird bestimmt, welche Strecke das Kraftfahrzug angesichts seiner momentanen, tatsächlichen Position auf der erfassten Topographie nun bei einer Weiterfahrt zurücklegen wird. Wenn beispielsweise erfasst wird, dass sich das Fahrzeug momentan auf dem halben Weg eines kontinuierlichen Anstiegs befindet, so umfasst das in der genannten Topographie beinhaltete Streckenprofil beispielsweise die zweite Hälfte dieser Steigung. Der erfindungsgemäße Schaltdruckwert beziehungsweise die Schaltdruckwerte, in Abhängigkeit dessen/deren der Speisungszustand oder der Nichtspeisungszustand eingestellt wird, wird in Abhängigkeit der erfassten Topographie und insbesondere in Abhängigkeit des genannten in der Topographie beinhalteten Streckenprofils, welches das Kraftfahrzeug im Anschluss an seine aktuelle Position zurücklegen wird, bestimmt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren und der zugehörigen Figurenbeschreibung im Rahmen eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß geregelten Druckluftversorgungssystems;
Figur 2 eine Prinzipskizze, welche die Bewegung eines Kraftfahrzeugs auf einer Fahrtstrecke und die hierzu erfasste Topographie darstellt;
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für die Bestimmung von zwei
Schaltdruckwerten in Abhängigkeit der erfassten Topographie beziehungsweise des Streckenprofils.
In der Figur 1 erkennt man den Antriebsmotor 1 eines Kraftfahrzeugs, welcher durch Befüllen einer hydrodynamischen Kupplung 4 mit Arbeitsmedium, insbesondere mit Öl des Motorölkreislaufs, in eine Triebverbindung 2 mit einem Luftverdichter 3 schaltbar ist. Der Luftverdichter 3 speist, wenn er vom Antriebsmotor 1 angetrieben wird, das heißt, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in den Speisungszustand schaltet, über seine Luftabgabeseite 3.1 in das Druckluftsystem 5 des Kraftfahrzeugs. In die druckluftführende Leitung auf der Luftabgabeseite 3.1 , das heißt in die Leitung, welche den Luftverdichter 3 mit dem Druckluftsystem 5 luftleitend verbindet, ist eine schaltbare und/oder regelbare Drossel 6 eingebracht. Diese Drossel dient dazu, um gemäß einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Gegendruck, gegen welchen der
Luftverdichter 3 fördert, durch Androsselung des geförderten Luftstromes gezielt zu erhöhen, wenn im Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs möglichst viel Antriebsleistung vom Antriebsmotor 1 auf den Luftverdichter 3 übertragen werden soll. Alternativ könnte anstelle der Drossel 6 auch ein Absperrventil (nicht dargestellt) angeordnet sein, welches die Luftströmung von dem Luftverdichter 3 in das Druckluftsystem 5 unterbricht und zu einem fortdauernden Druckanstieg des Gegendrucks, gegen welchen der Druckverdichter 3 fördert, führt, bis ein maximal zulässiger Druck des Luftverdichters 3 erreicht wird, bei dem beispielsweise ein Überdruckventil (nicht dargestellt) öffnet und Druckluft entsprechend abgelassen wird. Bei einer vollständigen Absperrung der
Förderseite des Luftverdichters 3 wird sich naturgemäß in Abhängigkeit der Speicherkapazität der Abströmseite des Luftverdichters 3 einer rascher Druckanstieg einstellen, da dieser Vorgang vergleichbar mit dem Befüllen eines Druckbehälters ist. Dementsprechend wird die Androsselung des geförderten Luftstromes einer vollständigen Absperrung vorgezogen, da somit trotz eines
Durchsatzes vom Luft durch das Drosselventil eine Erhöhung des Gegendrucks des Luftverdichters 3 gegenüber dem Druck im Druckluftsystem 5 erzielt wird.
Diese gezielte Druckerhöhung des Gegendruckes, gegen welchen der Luftverdichter 3 fördert, wird genau dann eingestellt, wenn sich das Kraftfahrzeug eine Bergstrecke beziehungsweise ein Gefälle hinab bewegt. Hierdurch wird erreicht, dass die Leistungsaufnahme des Luftverdichters 3 gesteigert wird, so dass er entsprechend Antriebsleistung vom Antriebsmotor abzieht, was zu einer Bremsung des Antriebsmotors führt und somit die Stellbremsen des Fahrzeugs entlastet. Das sich der Antriebsmotor bei einer Abwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb befindet, kann erreicht werden, dass er durch die zusätzliche Leistungsaufnahme des Luftverdichters gegen ein höheres Moment schiebt und somit in seiner Drehzahl gedrückt wird.
In der Figur 2 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, welches gerade eine Steigung hinauf fährt. Das Höhenprofil der gesamten dargestellten Fahrtstrecke ist in der erfassten Topographie 11 enthalten. Wie man sieht, ist gesondert das Streckenprofil 12 in der Topographie 11 beinhaltet, welches das Kraftfahrzeug 10 aufgrund seiner aktuellen Position bei seiner Weiterfahrt im unmittelbaren Anschluss zurücklegen wird. Anhand dieses Streckenprofils 12 kann eine Bewertung erfolgen, dass eine dauerhafte Bremsung in einer begrenzten bevorstehenden Zeitspanne bzw. in einer begrenzten bevorstehenden zu befahrenden Strecke nicht zu erwarten ist. Erst bei Erreichen des Endes des eingezeichneten Streckenprofils 12 folgt eine Gefällstrecke, welches das Kraftfahrzeug 10 hinunterfahren wird, so dass dann eine dauerhafte Bremsung zu erwarten ist und entsprechend dafür gesorgt werden sollte, dass genug Druckluft im Druckluftsystem 5 für diese Bremsung vorhanden ist.
In der Figur 3 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse der streckenmäßige Verlauf der Fahrt des Kraftfahrzeugs dargestellt ist, und auf dessen Ordinate der Druck 25 im Druckluftsystem 5, die dynamisch und variierend gesetzten Schaltdruckwerte 20, 30, verschiedene Druckgrenzwerte 22 bis 24 und 32 bis 33 sowie Grenzwertbereiche 21, 31 für die Schaltdruckwerte 20, 30 dargestellt sind. Die Abszisse ist dabei mit „s" als Abkürzung für die verstreichende Strecke und die Ordinate mit „p" für den Druck bezeichnet. Ferner sind unterhalb der Abszisse die Buchstaben „N" für Normalfahrt, das heißt eine Wegstrecke ohne dauerhafte Steigungen oder Gefälle, „U" für Aufwärtsfahrt (Up), das heißt für einen kontinuierlichen Anstieg mit einer vorgegebenen Mindestlänge, und „D" für eine Abwärtsfahrt (Down), das heißt für einen kontinuierliche Abstieg mit einer vorgegebenen Mindestlänge, dargestellt.
Beginnend links auf der Abszisse bewegt sich das Fahrzeug zunächst auf einer Normalstrecke, das heißt auf einer Strecke ohne anhaltende Anstiege oder Abstiege. Beispielsweise können solche anhaltenden Anstiege beziehungsweise Abstiege, welche zu einer Klassierung des zugehörigen Streckenprofils außerhalb einer Normalfahrt („U" oder „D") führen, durch Heranziehen eines Grenzwertes für einen Steigungswert und eines Grenzwertes für eine Streckenlänge, innerhalb welcher der Steigungswert nicht unterschritten wird, wobei der Steigungswert beispielsweise sowohl für einen Anstieg als auch einen Abstieg die Steigung in einem positiven Prozentwert angibt und 100% Steigung 45 Grad Steigungswinkel entsprechen, festgestellt werden. Mit entsprechenden Grenzwerten kann demnach jedes Streckenprofil in eine Normalstrecke (N), eine Bergabstrecke beziehungsweise einen Abstieg (D) und eine Bergaufstrecke beziehungsweise einen Aufstieg (U) klassiert werden.
In dem in der Figur 3 dargestellten Diagramm bewegt sich das Fahrzeug nun wie ausgeführt zunächst auf einer Normalstrecke, so dass ein erster Schaltdruckwert 20 auf einen „üblichen" Mindestdruck im Druckluftsystem 5 gesetzt wird. Dieser übliche Mindestdruck liegt in einem vorgegebenen ersten Druckbereich 21 mit einem unteren Grenzwert 22 und einem oberen Grenzwert 23, und zwar genau auf dem arithmetischen Mittelwert 24 zwischen dem unteren Grenzwert 22 und dem oberen Grenzwert 23. Wenn der Druck 25 im Druckluftsystem 5 nun aufgrund der Versorgung von einem oder mehreren Luftverbrauchem abfällt und den ersten Schaltdruckwert 20 erreicht, wird in den Speisungszustand geschaltet, so dass der Luftverdichter 3 Druckluft in das Druckluftsystem 5 hineinpumpt. Entsprechend steigt der Druck 25 im Druckluftsystem 5 an, wie man anhand der Kurve im linken Bereich der Figur 3, hinter dem Punkt, an welchem zum ersten Mal der Schaltdruckwert 20 erreicht worden ist, erkennen kann.
Es wird ein zweiter Schaltdruckwert 30 vorgegeben, welcher für die momentan zurückgelegte Normalstrecke einem oberen Grenzwert für den Druck 25 im Druckluftsystem 5 entspricht. Dieser obere Grenzwert kann innerhalb eines vorgegebenen zweiten Druckbereichs 31 festgelegt werden, wobei dieser zweite Druckbereich 31 naturgemäß einen wesentlichen, vorbestimmten Abstand zu dem ersten Druckbereich 21 hat. Vorliegend stellt der Druck 32 einen „normalen" oberen Grenzdruck für das Druckluftsystem 5 dar, wobei in besonderen Fahrtsituationen, welche später noch beschrieben werden, für bestimmte Zeiträume ein überhöhter Druck 33, nämlich der obere Grenzwert 33 des zweiten Druckbereichs 31 im Druckluftsystem 5 zugelassen wird.
Wenn der Druck 25 im Druckluftsystem 5 den zweiten Schaltdruckwert 30 erreicht, wird vom Speisungszustand in den Nichtspeisungszustand geschaltet, so dass aufgrund des Luftverbrauchs des oder der Verbraucher der Druck 25 im Druckluftsystem 5 im Anschluss an die Umschaltung wieder abfällt, bis er wieder den ersten Schaltdruckwert 20 erreicht, wodurch es wieder zu einem Schalten in den Speisungszustand kommt, usw.
Wenn sich das Fahrzeug nun eine Steigung hinauf bewegt, und aufgrund einer durchgeführten automatischen Bewertung des Streckenprofils 12 feststeht, dass zumindest, solange wie sich das Fahrzeug auf diesem Streckenprofil 12 bewegt, keine dauerhafte Bremsung zu erwarten ist, welche einen entsprechenden Druckluftvorrat im Druckluftsystem 5 notwendig macht, wird zugelassen, dass der Druck 25 im Druckluftsystem 5 auf einen verminderten Mindestdruck abfällt. Dadurch wird ein Einschalten des Luftverdichters 3 verzögert und somit zumindest für eine bestimmte Zeitspanne vermieden, dass der Antriebsmotor 1 , welcher ohnehin durch das Bewegen des Kraftfahrzeugs 10 den Berg hinauf stark belastet ist, zusätzlich durch den Antrieb des Luftverdichters 3 belastet wird, was zu einem Abfallen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 führen würde. Dementsprechend wird der erste Schaltdruckwert 20 auf den unteren Grenzwert 22 des vorgegebenen ersten Druckbereiches 21 gesetzt, wie man anhand der Kurve in der Figur 3 in dem Bereich „U" sieht.
Erst wenn der Druck 25 im Druckluftsystem 5 den Schaltdruckwert 20, der nunmehr verhältnismäßig tief gesetzt ist, erreicht, wird der Luftverdichter 3 gestartet, so dass der Druck 25 im Druckluftsystem 5 wieder ansteigt. Da das Fahrzeug weiterhin den Anstieg hinauf fährt, und aufgrund der Auswertung des Streckenprofils 12 feststeht, dass keine dauerhafte Bremsung zu erwarten ist, wird die Belastung des Antriebsmotors 1 des Fahrzeugs 10 mit dem Antrieb des Luftverdichters 3 möglichst verkürzt, indem der zweite Schaltdruckwert 30 auf den oberen Grenzwert 23 des ersten Druckbereichs 21 gesetzt wird. Wie man in der Figur 3 erkennen kann, wird somit der Luftverdichter 3 über nur eine vergleichsweise kurze Zeitspanne angetrieben, und nach Erreichen des zweiten Schaltdruckwertes 30 durch den Druck 25 im Druckluftsystem 5 erfolgt eine Abschaltung des Luftverdichters 3, das heißt, es wird in den Nichtspeisungszustand geschaltet, wodurch der Druck 25 im Druckluftsystem 5 wieder allmählich bis auf den ersten Schaltdruckwert 20 absinkt.
Im Anschluss auf diese Abwärtsstrecke bewegt sich das Fahrzeug 10 wieder auf einer Normalstrecke, so dass der erste Schaltdruckwert 20 wieder auf den Wert 24 und der zweite Schaltdruckwert 30 wieder auf den Wert 32 gesetzt wird.
Schließlich bewegt sich das Fahrzeug 10 eine Gefällestrecke hinab (Abschnitt „D"), und die Einstellung der beiden Schaltdruckwerte 20 und 30 erfolgt derart, dass eine erhöhte verschleißfreie Bremswirkung durch einen leistungsintensiven Antrieb des Luftverdichters 3 auf den Antriebsmotor 1 ausgeübt wird. Wie man in der Figur 3 erkennen kann, wird nämlich, wenn sich das Fahrzeug eine Steigung hinab bewegt (siehe den Abschnitt „D"), der erste Schaltdruckwert 20 auf den unteren Grenzwert 32 des zweiten vorgegebenen Druckbereichs 31 gesetzt, während der zweite Schaltdruckwert 30 auf den oberen Grenzwert 33 des zweiten vorgegebenen Druckbereichs 31 gesetzt wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Luftverdichter 3 verhältnismäßig häufig angetrieben wird, nämlich immer auf den Abschnitten des Druckverlaufes 25 im Druckluftsystem 5 beginnend mit dem ersten Schaltdruckwert 20 bis zu dem zweiten Schaltdruckwert 30, wobei gleichzeitig aufgrund des vorherrschenden Druckes 25 im Druckluftsystem 5 der Luftverdichter 3 gegen einen verhältnismäßig hohen Gegendruck arbeitet, was zu einer hohen Leistungsaufnahme desselben führt. Wie bereits dargestellt wurde, kann der Gegendruck unmittelbar hinter dem Luftverdichter 3, das heißt auf der Luftabgabeseite 3.1 des Luftverdichters 3, noch dadurch erhöht werden, dass eine Drossel 6 in die Luftleitung geschaltet wird. Durch diese Drosselwirkung wird der Gegendruck, gegen welchen der Luftverdichter 3 arbeitet, nochmals um eine vorbestimmte Differenz gegenüber dem in der Figur 3 dargestellten Druck 25 im Druckluftsystem 5 erhöht.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden fahrspezifische Daten für die Bewertung des Streckenprofils 12 ausgewertet, wobei diese fahrspezifischen Daten auf vergangenen Fahrten des Kraftfahrzeugs 10 auf derselben oder einer hinsichtlich der Topographie ähnlichen Strecke erfasst und gespeichert worden sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das System einen Antriebsmotor (1) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (10) umfasst, welcher über eine Triebverbindung (2) einen Luftverdichter (3) antreibt oder in eine solche Triebverbindung (2) zum Antreiben des Luftverdichters (3) schaltbar ist; mit den folgenden Schritten:
1.1 in einem Speisungszustand wird der Luftverdichter (3) derart vom Antriebsmotor (1) angetrieben und ist mit seiner Luftabgabeseite (3.1) mit einem Druckluftsystem (5) des Kraftfahrzeugs (10) verbunden, dass er Druckluft in das Druckluftsystem (5) einspeist;
1.2 in einem Nichtspeisungszustand wird der Luftverdichter (3) nicht angetrieben und/oder ist nicht mit dem Druckluftsystem (5) verbunden; wobei
1.3 die Einstellung des Speisungszustandes oder Nichtspeisungszustandes in Abhängigkeit eines Vergleichs von wenigstens einem Schaltdruckwert (20, 30) mit einem Druck (25) im Druckluftsystem (5) erfolgt; und
1.4 die Topographie die Fahrtstrecke (11), auf welcher sich das Kraftfahrzeug (10) bewegt, wird erfasst, wobei diese Topographie das Strecken profi I (12) beinhaltet, welches das Kraftfahrzeug (10) innerhalb einer vorgegebenen unmittelbar bevorstehenden Zeitspanne und/oder Wegstrecke bei einem vorgegebenen Fahrtziel zurücklegen muss;
1.5 wenigstens ein Schaltdruckwert (20, 30) wird in Abhängigkeit der erfassten Topographie bestimmt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
2.1 ein erster Druckbereich (21) für einen Mindestdruck im Druckluftsystem (5) festgelegt wird, wobei der vorgegebene erste Druckbereich (21) einen unteren Grenzwert (22) und einen oberen Grenzwert (23) aufweist; und
2.2 wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinauf bewegt und eine durchgeführte automatische Bewertung des Streckenprofils (12) eine dauerhaft zu erwartende Bremsung ausschließt, der Schaltdruckwert (20) auf den unteren Grenzwert (22) gesetzt wird; und
2.3 wenn sich das Kraftfahrzeug (10) keine Steigung hinauf bewegt und/oder die durchgeführte automatische Bewertung des Streckenprofils (12) eine dauerhaft zu erwartende Bremsung nicht ausschließt, der Schaltdruckwert
(20) auf einen Wert oberhalb des unteren Grenzwertes (22), insbesondere auf den arithmetischen Mittelwert (24) zwischen dem unteren Grenzwert (22) und dem oberen Grenzwert (23) gesetzt wird, wobei
2.4 dann in den Speisungszustand geschaltet wird, wenn der Druck (25) im Druckluftsystem (5) den Schaltdruckwert (20) unterschreitet.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schaltdruckwert (30) bestimmt wird, welcher mit dem Druck (25) im Druckluftsystem (5) verglichen wird, und wobei, wenn der Druck (25) im Druckluftsystem (5) auf den zweiten Schaltdruckwert (30) angestiegen ist, in den Nichtspeisungszustand geschaltet wird; und
3.1 wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinauf bewegt und eine durchgeführte automatische Bewertung des Streckenprofils (12) eine dauerhaft zu erwartende Bremsung ausschließt, der zweite Schaltdruckwert (30) auf den oberen Grenzwert (23) gesetzt wird; und
3.2 wenn sich das Kraftfahrzeug (10) keine Steigung hinauf bewegt und/oder die durchgeführte automatische Bewertung des Streckenprofils (12) eine dauerhaft zu erwartende Bremsung nicht ausschließt, der zweite Schaltdruckwert (30) in einen vorgegebenen Druckbereich (31) mit einem unteren Grenzwert (32) und einem oberen Grenzwert (33) für einen
Maximaldruck im Druckluftsystem (5) oder auf einen vorgegebenen Maximaldruckwert gesetzt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
4.1 ein zweiter Druckbereich (31) für einen Mindestdruck im Druckluftsystem (5) mit einem unteren Grenzwert (32) und einem oberen Grenzwert (33) vorgegeben wird, wobei der obere Grenzwert (33) einem vorgegebenen maximal zulässigen Druck im Druckluftsystem (5) entspricht, und insbesondere der untere Grenzwert (32) oberhalb des in Anspruch 2 genannten oberen Grenzwertes (23) liegt, und 4.2 wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinab bewegt, der
Schaltdruckwert (20) auf den unteren Grenzwert (32) gesetzt wird, und
4.3 wenn der Druck (25) im Druckluftsystem (5) auf den Schaltdruckwert (20) abfällt, in den Speisungszustand geschaltet wird; und
4.4 ein zweiter Schaltdruckwert (30) auf den oberen Grenzwert (33) gesetzt wird, und
4.5 wenn der Druck (25) im Druckluftsystem (5) auf den zweiten Schaltdruckwert (30) ansteigt, in den Nichtspeisungszustand geschaltet wird.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinab bewegt, stets der Speisungszustand eingestellt wird, und Druckluft aus dem Druckluftsystem (5) abgelassen wird, wenn der Druck im Druckluftsystem (5) einen vorgegebenen maximal zulässigen Druck überschreitet.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinab bewegt, in eine luftführende Leitung auf der Luftabgabeseite (3.1) eine Drossel (6) derart geschaltet wird, dass der von dem Luftverdichter (3) geförderte Luftstrom gedrosselt wird und somit der Gegendruck, gegen welchen der
Luftverdichter (3) fördert, erhöht wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Kraftfahrzeug (10) eine Steigung hinab bewegt, die Luftabgabeseite (3.1) des Luftverdichters (3) mittels eines Absperrventils gesperrt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Triebverbindung (2) zwischen dem Antriebsmotor (1) und dem Luftverdichter (3) eine schaltbare hydrodynamische Kupplung (4) angeordnet ist, und der Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung (4) mit Arbeitsmedium befüllt wird, um in den Speisungszustand zu schalten, und der Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung (4) vollständig oder bis auf eine vorgegebene Restarbeitsmediummenge entleert wird, um in den Nichtspeisungszustand zu schalten.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die durchgeführte automatische Bewertung des Streckenprofils (12) fahrspezifische Daten ausgewertet werden, welche während einer früheren Fahrt des Kraftfahrzeugs (10) auf derselben oder einer hinsichtlich der Topographie ähnlichen Strecke erfasst und gespeichert worden sind.
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